Бураков (550672), страница 46
Текст из файла (страница 46)
е. комбинированно. В этом случае теоретически кокиль должен обладать бесконечно болыпой стойкостью. Однако на практике это не так: на стойкость влияют коррозия, структурные изменения, эрозия и другие процессы, причем многие из них интенсифнцируются с расчленением стенки кокиля. Однако суммарный эффект — в пользу расчленения, Расчленение позволяет также уменьшить коробление кокиля. Анализ показывает, что термическое выпучивание плоской стенки Знв,ивдТе 1., + Ц 4(и+1) (и+2) Хе (129) где ЬТе — перепад температур; еп — коэффициент, зависящий от условий закрепления стенки;и — показатель параболы, описывающей температурное поле стенки; Хи — толщина; лл и ив— длина и ширина стенки. Формула (129) описывает упругое выпучивание. Как видно, уменьшение габаритных размеров кокиля позволяет резко снизить коробление рабочей стенки: величина ) зависит от квадрата габаритных размеров )л и Ее.
Специальными исследованиями установлено, что при этом уменыпаются также температурные напряжения. Податливость. Если выполняется условие й ( Хл, то элементы, применяемые при изготовлении кокилей, никогда не могут быть идеально прямыми и гладкими. Поэтому в пакете они всегда несколько пружинят и, в зависимости от силы зажатия пакета, располагают большей или меньшей возможностью деформироваться.
Газопроницаемость. Кокили с рабочей стенкой из элементов„ разобщенных в поперечном направлении, имеют высокую газо- проницаемость. Необходимую величину газопроницаемости стенки можно найти на основании следующих соображений 125], Согласно экспериментальным данным, абсолютное давление р в полости кокиля обычно бывает меньше 0,2 МПа, т. е, меныпе критического. Это значит, что для расчета можно пользоваться термодинамнческими соотношениями, выведенными для докритического режима истечения. Кроме того, если учесть, что каналы между элементами имеют малую толщину и сравнительно болыпую длину, при которых силы вязкостного трения приобретают существенное значение, тогда можно будет пренебречь сжимаемостью и рассматривать простейший ламинарный режим истечения газа в соответствии с законом фильтрации Дарси. Tеореоеинесние основы Расчетная формула истечения имеет вид Л =К„~ ЕЛ(, где Л)д — объем газа, прошедшего через поверхность площадью Р за время М, м', ʄ— коэффициен газопроницаемости, мое(Н с); Лр — разность давлений газа между полостью формы и окружающей средой, Па; Л1 — длина канала, м.
Коэффициент газопроницаемости К„в литейном производстве принято выражать в единицах сме/(гс мин), причем 1 сме!(гс мин) =— = 0,017 10 ' ме/(Н с), Коэффициент газопроницаемости связан с известными коэффициентами Дарси К и проницаемости й соотношениями К Кс= —; у ' где у — удельный вес газа, Н/м', ц — коэффициент динамической вязкости газа, Н с!м'. Наличие двух последних соотношений позволяет воспользоваться для расчетов любыми из имеющихся под рукой данными по свойствам капиллярнопористого тела.
Если принять, что время истечения газа равно времени 6 заливки металла, а объем газа равен объему )д„, отливки, тогда минимальное значение К, определится по формуле рае' (1З0) В расчетной формуле (130) неизвестной величиной является разность давлений Лр (Па). Она может быть приближенно найдена как сумма статического давления р„столба жидкого металла н динамического напора р„, который возникает при попадании металла в литниковую систему с определенной скоростью и. Имеем ие Лр ров грд ЪН +<и 2 е где у1 — удельный вес заливаемого металла, НМ; Н вЂ” высота формы от нижней части отливки до верха литннковой чаши, м; р1 — плотность жидкого металла отливки, кг/мв. Если пренебречь скоростью металла на носике ковша, тогда эта формула запишется в виде Лр =т1(Н+й), где (е — расстояние от носика ковша до литниковой чаши.
Объем )д„может быть уточнен, если учесть некоторый разогрев газа Специальнье види «вкилей в процессе заполнения кокиля расплавом. Приближенно можно считать, что расчетное значение т т 1 от. роет = 1 от г лн где Тт — температура кокиля в конце процесса заливки, К; Тл„— начальная температура кокиля, К. Однако это уточнение существенного значения не имеет. Более существенным может оказаться уточнение, связанное с учетом скорости заполнения металлом кокиля.
При этом скорость заполнения задается. Например, она может быть принята постоянной в течение всего периода заливки. Тогда объем полости и газа в ней будет уменьшаться обратно пропорционально времени. В этих условиях давление АР является величиной переменной, зависящей от конкретных особенностей процесса. Однако не имеет смысла применять и это уточнение, так как оно усложнит расчетный аппарат, но не изменит сильно описанную выше принципиальную схему процесса вентиляции кокиля. Здесь не рассматривается также вопрос о влиянии противодавления ЛР газа на время 6 заливки расплава. С учетом сжимаемости газа формула для расчета К„имеет вид [65): К 3 ~'от (Ро+ Р) а! (! 31) аР (2Ро -т- аР) !тР' где р, — давление окружающей среды.
Сравнение формул (130) и (131) показывает, что сжимаемостью газа можно пРеиебРечь, если выполнЯетсЯ Условие АР (< Ро. Обе формулы соответствуют стационарному режиму фильтрации газа. Уточненный анализ фильтрации газа (с учетом нестационарности) показывает, что при реальных для литейной формы параметрах (и, в частности, значениях К„) стационарный подход к расчету вентиляции кокнля вполне обоснован. На рис.
81 изображены схема экспериментального кокнля и результаты измерений давления и температуры газа в его полости в период заливки металла (251. В качестве заливаемого металла использовали латунь ЛК 80-3. Кокиль 1 имеет вид опрокинутого стакана. Полученные в опытах с ним результаты (А. И. Вейник, А. А. Потапов) являются весьма характерными. Из рис. 8!, б видно, что в процессе заливки (1, = 5 с) избыточное давление АР газа в полости постепенно растет, достигая значения, равного сумме статической (Р„) и динамической (р ) составляющих, пРичем величина Р„опРеделЯетсЯ высотой Н, а Рл — высотой 6.
Этот результат подтверждает предпосылки, положенные в основу вывода расчетных формул. Весьма любопытно, что сразу же после прекращения заливки, когда динамическая составляющая Р ы допили ив нврл(илиэовинных влвментвв л1а наа 50 га а га ра дс тк 5) 500 500 а г б,с в) рнс. в1. схема экспериментального «окали (о) и эавнсимость иэбыточиого давлении (в) и температуры (е) газа от времени: 1 — кокиль; 2 — манометр;  — потенпнометр; 4 — песчано-глинистый стержень; ив эаливочныб коем обращается в нуль, давление в полости становится равным статической составляющей р„.
Это давление сохраняется до момента затвердевания металла в литнпковом канале или образования на поверхности отливки твердой корки, что препятствует передаче напора Н газу. Температура Т газа (рис. 81, в) изменяется с изменением температуры кокиля. В начальный момент она равна начальной температуре Тьм кокиля, в конце заливки оиа близка к изменившейся температуре кокиля. При определении расчетного обьема )г„ „,„ в качестве Та можно использовать среднее значение температуры за процесс, В описанном опыте оказалось, что отношение Лауро составляет примерно 0,3. Поэтому при расчете в данном случае может быть применена формула 1130).
2, кокили из нОРИАлизОВАнных элементОВ При расчленении стенки кокиля на части стремятся сделать их универсальными и кормализованными. Такие части 1элементы) могут иметь в сечении квадрат, прямоугольник, треугольник, шестиугольник, круг и т. д. Прн поперечном расчленении возникают вопросы, связанные с выбором размеров отдельных частей, способа их крепления и т. д. Многие из этих вопросов Специальные виды кпкилед Рис, 82. Схема «окиля иэ иормалнэованных элементов: Š— элементы квадратного сечения; у — элементы круглого сечения;  — литииковая чаша; 4 — облицовка прибыли; в — верхняя полуформа; в — нижняя полуформа обсуждаются в работах (21, 24, 25).
Ниже рассматривается лишь один из примеров. На рис. 82 показака схема кокиля для изготовления зубчатого колеса из стали 30СГЛ массой 580 кг и диаметром около 1150 мм (А. И. Вейник, А. А. Потапов). Кокиль состоит из двух полу- форм — верхней и нижней. Верхняя полуформа 5 изготовлена из быстросохнущей жидкостекольной смеси. Облицовка 4 прибыли изготовлена из смеси опилок, асбестовой крошки и жидкого стекла. Нижняя полуформа 6 образована стальными элементами ! размером 30х 30х 250 мм и круглыми элементами 2 — отрезками стального проката диаметром 8 — !О мм и длиной 200 мм. Нижняя полуформа 6 покрыта изнутри слоем кокилькой краски.
3. ИГОЛЪЧАТЫЕ КОКИЛИ Кокиль, изготовленный из элементов в виде отрезков проволоки небольшого диаметра, получил название игольчатого. История вопроса, теоретические и эксперимектальные данные, обосновывающие возможность и целесообразность применения игольчатых кокилей, приведены в работах (21, 24, 25). Упругие деформации отдельных проволочек суммируются. Податливость кокиля при этом такова, что удается отлить в нем коленчатый вал из цериеваго чугуна 121). Для количественного определения податливости игольчатого кокиля были выполнены две серии эксперимектов (А. И.
Вейник, А. И. Храмчекков). В первой серии отливали кольца с внутренним диаметром 98 мм, высотой 30 мм и со стекками различной толщины. Наружная поверхность кольца оформлялась песчакой формой, внутреккяя— 285 Иаолокисиыс иокили Рис. 88. Влиииве рааликиык викторов иа податливость иголок р г0,~да 14 40,'Па Р 087м 0000 У0 0000 го стальным игольчатым 00 стержнем (диаметр иголок 2 мм). Опыты по- 00 казали, что кольца толщивон 3 мм, наготе- гр вленные из чугуна и сплава АЛ8, трещин не 40 имеют. Результаты второй 0000 серии экспериментов 0 г 8 ли/и,% Огра 0000гдл8744" приведены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
